Das Wichtigste in Kürze:
- Im Fitness-Club 37° Celsius in Rosenheim wurde eine Studie mit 95 Teilnehmer durchgeführt, mit dem Ziel, den Einfluss des artesischen Mineralwassers St. Leonhardsquelle beim Menschen, im Vergleich zu einem weiteren handelsüblichen Mineralwasser, zu bestimmen.
- Die phasensensitive BIA-Messung wurde als Untersuchungsmethode genutzt, da sie durch Messung des Wechselstromwiderstandes Aussagen über Veränderungen des Körperwassers und der Zellvitalität ermöglicht.
- Beim Mineralwasser aus der St- Leonhardsquelle kam es am 3. Messtag zu signifikanten Verbesserungen des Phasenwinkels, des ECM/BCM-Verhältnisses und einer signifikanten Abnahme des Körpergewichts im Vergleich zu den BIA-Ergebnissen am ersten Messtag.
Basierend auf einem vielversprechenden Vortest erfolgte im Fitness-Club 37° Celsius in Rosenheim eine Studie mit 95 Teilnehmern und überraschenden Ergebnissen.
Historische Überlieferungen weisen auf heilende und vitalisierende Effekte des artesischen Mineralwassers St. Leonhardsquelle (Sorte 0) aus dem Voralpenland hin. Verschiedenste Forschungsergebnisse lassen vermuten, dass eine noch intakte Wasserstruktur einen messbaren und auch subjektiven Unterschied hinsichtlich Gesundheit und Wohlbefinden macht.
Das Ziel war, mit der BIA-Methode den Einfluss dieses Wassers beim Menschen, im Vergleich zu einem weiteren handelsüblichen Mineralwasser (Sorte 1), zu bestimmen. Dazu wurde nach Vortests eine randomisierte Doppelblindstudie durchgeführt. Die bioelektrische Impedanzanalyse als Methode kam bereits bei Studien mit ähnlicher Zielstellung zum Einsatz.
Wasser mit besonderen Eigenschaften
Seit vielen Jahrzehnten erforschen Wissenschaftler auf der ganzen Welt, was die vitalitätsfördernde Qualität eines Trinkwassers ausmacht. So scheint die Ordnungsstruktur eines Wassers, welches noch völlig natürlich aus der Erde kommt bzw. frei fließen und sich verwirbeln kann, ein Hauptmerkmal zu sein. Druckintensive Förderung und chemisch-physikalische Behandlung zur Haltbarmachung stören das empfindliche Gleichgewicht eines natürlichen Quellwassers oder, in anderen Worten, die vitalitätsfördernde „Lebendigkeit“.
Das Mineralwasser der St. Leonhardsquelle entspricht den oben genannten Kriterien. In 2018 lieferte dieses Wasser in einem Zellkultur-Test bereits positive Ergebnisse hinsichtlich Zellvitalität, -regeneration, primäre unspezifische Abwehr sowie antioxidative Wirkung.
Vitalitätsänderungen mit der BIA sichtbar machen
Zellen und Mitochondrien haben ein Membranpotenzial. Im Inneren gibt es einen Überschuss an negativen und außerhalb an positiven Ladungen, sodass sich eine Spannungsdifferenz ergibt. Die Membranen der Mitochondrien und Zellen sowie deren Membranpotenziale bewirken physikalisch eine Verschiebung zwischen Strom und Spannung bei der BIA-Messung (Phasenverschiebung -> Phasenwinkel). Eine Erhöhung der von Membranen umschlossenen Volumina (z. B. durch intrazelluläre Wasseraufnahme) und deren Potenziale erhöhen den Phasenwinkel. Verringert sich die Verfügbarkeit von Energie in Form von ATP in der Zelle, kann das zu einer Reduktion des Membranpotenzials führen.
Ströme durch extrazelluläres Körperwasser ergeben keine Phasenverschiebung. Erhöht sich der Anteil des extrazellulären Wassers, verringert sich deshalb der Phasenwinkel. Umgekehrt gilt: Die Reduktion von Wassereinlagerungen im extrazellulären Bereich erhöht den Phasenwinkel. D. h. physiologisch vorteilhafte Prozesse erhöhen den Phasenwinkel, sodass man diesen als „Indikator“ der Vitalität des Organismus verstehen kann. Er ermöglicht beispielsweise, die Überlebenswahrscheinlichkeit von schweren Erkrankungen statistisch zu prognostizieren.
Abb. 1: Schematische Darstellung einer Zelle mit Mitochondrien und Membranpotential symbolisiert durch negative Ladungen im Inneren und positive Ladungen außerhalb
Die BIA als Untersuchungsmethode
Die phasensensitive BIA ermöglicht schnell und einfach durch Messung des Wechselstromwiderstandes Aussagen über Veränderungen des Körperwassers und der Zellvitalität. Der oben stehende Kasten zeigt den Zusammenhang zwischen wichtigen physiologischen Eigenschaften und dem Phasenwinkel. Da wir genau diese Effekte der beiden Wässer in vivo (im lebendigen Organismus, Anm. d. Red.) untersuchen wollten, stellte die BIA für diese Studie die Methode der Wahl dar.
Der Wechselstromwiderstand (Impedanz) benötigt zu seiner vollständigen Charakterisierung zwei Größen. Das BIA-Gerät misst bei 50 kHz Resistanz und Reaktanz, aus dem der Phasenwinkel berechnet wird. Die Resistanz wird hauptsächlich durch die Leitfähigkeit des Körperwassers bestimmt. Änderungen des Phasenwinkels erlauben Aussagen zur generellen Veränderung der Vitalität des Körpers.
Die überwiegende Zahl der veröffentlichten Untersuchungen in Medizin, Sport- und Ernährungswissenschaften führen die BIA-Messung im Liegen auf der rechten Körperseite des Probanden (Messung rechte Hand – rechter Fuß) durch. Diese Messprozedur liefert eine hohe Reproduzierbarkeit und Vergleichbarkeit der Ergebnisse und wurde auch hier angewendet.
Kann die Wahl des Mineralwassers wirklich einen messbaren Unterschied machen?
Es gibt sehr viele, auch versteckte Einflussfaktoren auf die Impedanz des Körpers. Sportliche Aktivität, Stress, Ernährung, Tageszeit und Krankheit sind einige davon. Daher hatten wir Zweifel, ob ein Austausch des Trinkwassers im Rauschen der täglichen Schwankungen überhaupt sichtbar ist. Deshalb gab es einen Vortest mit 3 Teilnehmern. Die Testpersonen tranken für zwei Tage jeweils 2 Liter Wasser pro Tag.
Abb. 2: Messablauf an den 3 Messtagen. Insgesamt erfolgten 3 Messungen am 1., 2. und 5. Tag. Zwischen erster und zweiter Messung tranken die Studienteilnehmer das jeweilige Wasser
Zu Beginn und jeweils nach 24 Stunden erfolgten BIA-Messungen (gleiche Tageszeit). Anschließend wurde nach einer Pause von 48 Stunden die Wassersorte (Quellwasser vs. Leitungswasser) gewechselt. Beim artesischen Quellwasser kam es nach 24 h im Mittel zu einer Zunahme des Phasenwinkels um 0,35°, beim Leitungswasser nach 24 h zu einer Abnahme des Phasenwinkels um -0,08°. Der größte Effekt trat in der Vorstudie bereits nach 24 Stunden auf.
Die BIA-Wasserstudie mit 95 Teilnehmern
Die Vorstudie war weder verblindet noch hinreichend umfangreich, motivierte uns jedoch für den Aufwand einer placebokontrollierten, randomisierten Doppelblindstudie. Rekrutierung, Wasserausgabe und BIA-Messung erfolgten im Fitnessclub 37°. Die Studienteilnehmer rekrutierten sich aus Mitgliedern und deren Bekannten. Aus Gründen der Praktikabilität lief die Studie fortlaufend, sodass zwischen 10 und 20 Testperson pro Woche die Tests durchlaufen konnten. Es gab insgesamt 3 Messtage (siehe Abb. 2).
Bei jedem Teilnehmer erfolgten drei BIA-Messungen zu ähnlichen Tageszeiten. Nach der ersten Messung erhielten diese zwei gefüllte Glasflaschen à 1 Liter, deren Wassersorte weder dem Team im Studio noch den Teilnehmern bekannt war. Das jeweilige Wasser sollte innerhalb von 24 Stunden getrunken werden, um anschließend zum gewohnten Trinkverhalten zurückzukehren. Nach weiteren 3 Tagen erfolgte die dritte Messung. Für beide Wassersorten wurde folgende Hypothese geprüft: Es gibt keinen statistischen Unterschied zwischen den BIA-Messungen am 2. und 3. Messtag, verglichen mit dem ersten Messtag.
Abb. 3: BIVA-Diagramm mit den Mittelwerten der Messdaten der weiblichen Teilnehmer des ersten (weiß), zweiten (grau) und dritten Messtages (schwarz), links für Sorte 0 und rechts für Sorte 1. Jeweils rechts unten sind an den vergrößerten Ausschnitten die Änderungen zwischen erstem und letztem Messtag durch Pfeile dargestellt. Der rote Pfeil zeigt die Richtung der Änderung der Muskel- und Organmasse und der blaue Pfeil die Veränderung des Gesamtkörperwassers
Die überraschenden Ergebnisse
Von 95 Teilnehmern hatten 92 auswertbare BIA-Messungen von allen 3 Messtagen. Davon waren 64 Frauen und 28 Männer. In Tab. 1 sind die Ergebnisse für beide Wassersorten zusammengestellt. Beide Wassersorten wiesen nach einem Tag noch keine statistisch signifikanten Änderungen der BIA-Werte auf.
Beim Wasser Sorte 0 kam es am 3. Messtag hingegen zu signifikanten Verbesserungen des Phasenwinkels, des ECM/BCM-Verhältnisses und einer signifikanten Abnahme des Körpergewichts im Vergleich zu den BIA-Ergebnissen am ersten Messtag. „ECM“ bedeutet hier extrazelluläre Masse und „BCM“ steht für Körperzellmasse. Das Vergleichswasser (Sorte 1) bewirkte keine signifikante Änderung der BIA-Werte. Interessant ist, dass die Sorte 0 im Mittel nach einem Tag mit 0,182 l eine Zunahme des Körperwassers bewirkte, Sorte 1 hingegen eine Abnahme um 0,143 l. Allerdings waren diese Ergebnisse nicht statistisch signifikant.
Erkenntnisse aus dem Bioimpedanz-Vektordiagramm (BIVA-Diagramm)
Im BIVA-Diagramm erfolgt die Visualisierung von Veränderung direkt mit den Messwerten des Wechselstromwiderstandes normiert auf die Körpergröße. Durch die Division der Impedanzwerte mit der Körpergröße entsteht eine Vergleichbarkeit zwischen unterschiedlich großen Menschen.
Das BIVA-Diagramm ist unabhängig von statistischen Formeln der Körperanalyse. Veränderungen der Messergebnisse erlauben direkt Rückschlüsse auf Änderungen in der Zusammensetzung der fettfreien Masse. Die sogenannten Toleranz-Ellipsen beschreiben den Anteil einer Vergleichsgruppe – meist geschlechtsspezifisch –, der innerhalb liegt. Bei der größten Ellipse sind das z. B. 95 %. Bewegungen entlang der großen Halbachse der eingezeichneten Ellipsen zeigen Änderungen des Gesamtkörperwassers (TBW). Die Richtung der kleinen Halbachse steht für Änderung der Muskel- und Organmasse (BCM). Zu- oder Abnahme beider Werte werden durch „+“ oder „-“ gekennzeichnet.
Die Pfeile in Abb. 3 weisen für die beiden Wassersorten in entgegengesetzte Richtungen. Bei Sorte 0 kommt es bei den Mittelwerten der weiblichen Teilnehmer der jeweiligen Gruppen zwischen erstem und drittem Messtag zu einem Anstieg des TBW und der BCM, bei Sorte 1 jeweils zu einer Abnahme. Die Ergebnisse deuten auf eine Zunahme des intrazellulären Wassers in der Gruppe mit Sorte 0 hin, da gleichzeitig der Phasenwinkel stieg.
Mittelwerte der Differenzen der BIA-Ergebnisse zwischen den Messungen am 2. und 1. Tag sowie 5. und 1. Tag jeweils für Sorte 0 (links) und Sorte 1 (rechts). Statistisch signifikante Ergebnisse sind grün unterlegt
Diskussion der Resultate
Die Studienergebnisse sind überraschend, da in den Vortests bereits nach einem Tag eine deutliche Erhöhung des Phasenwinkels auftrat. Hingegen ergaben sich in der Doppelblindstudie erst am 3. Messtag signifikante Unterschiede im Vergleich zum ersten Messtag beim Mineralwasser Sorte 0. Beim Vergleichswasser (Sorte 1) gab es keinerlei signifikante Veränderungen. Die weitere Analyse zeigte erhebliche Unterschiede in Untergruppen, z. B. zwischen den Geschlechtern. Die vorteilhafte Wirkung, charakterisiert durch den Phasenwinkelanstieg, war bei Frauen deutlich ausgeprägter.
Mit 2 Litern Wasser verteilt über einen Tag war die Trinkmenge insgesamt klein. Zukünftige Untersuchungen sollten über einen längeren Zeitraum erfolgen. Allerdings können längere Zeiträume auch zu größeren Schwankungen der Messwerte durch nicht kontrollierbare Einflüsse auf die Teilnehmer führen. Insgesamt bewirkte das Mineralwasser der Sorte 0 eine signifikante Verbesserung des Verhältnisses von extrazellulärer zu intrazellulärer Masse, eine Gewichtsabnahme und einen Anstieg des Phasenwinkels.
Eine intakte Wasserstruktur macht einen messbaren und subjektiven Unterschied hinsichtlich Gesundheit und Wohlbefinden
Fazit von Studiobetreiber Michi Steinkohl
Für Michi Steinkohl, Inhaber des 37 °Celsius Fitness Club, sind hochwertige Mineral- und Quellwässer in Glasflaschen seit Langem ein wichtiger Baustein für Gesundheit und Wohlbefinden seiner Mitglieder. „Bei uns wird seit vielen Jahren konsequent das lebendige Wasser der St. Leonhardquelle an der Theke, in allen Beratungen und Trainingsbetreuungen ausgeschenkt. Das Wasser überzeugt ja nicht nur geschmacklich, sondern ist für uns ein Zeichen der Wertschätzung unseren Mitgliedern gegenüber.
Der Wasserhaushalt des Trainierenden ist für uns ein wichtiger Baustein für effiziente Erfolge im Training, das bestätigen die regelmäßigen BIA-Messungen mit unseren Mitgliedern. Dass die Studie nun unsere Einstellung in dieser Art bestätigt, ist für uns der Beweis, dass wir mit unserer Überzeugung richtig liegen, und motiviert uns umso mehr, auf Qualität für mehr Vitalität zu setzen“, so Michi Steinkohl.
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